王宏生

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在使用較普遍的全固態(tài)PDM1kW 中波發(fā)射機(jī)及其各功能板或插件中，被冠以“控制”一詞的有電源控制板、繼電器控制板，以及本文中將要討論的功率控制板。作為發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的一部分，功率控制板承擔(dān)的不僅僅是對(duì)發(fā)射機(jī)輸出功率大小進(jìn)行調(diào)整控制的功能，還承擔(dān)了諸如對(duì)-72V 電壓過高封鎖指示、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)不足的封鎖指示、調(diào)制器無調(diào)制信號(hào)輸出的指示功能。我們將結(jié)合圖1 所示對(duì)其功率控制原理做一簡(jiǎn)要的分析。

圖1 作為功率控制板的電路原理示意圖，所示的并不是功率控制板的完整電路原理圖，由于本文只是側(cè)重于功率控制的邏輯分析過程，因此略去了部分電路，實(shí)際上在廠家提供的電路圖紙中，如圖所示的A 部分是由一個(gè)雙運(yùn)算放大器LF353 構(gòu)成的緩沖放大射隨器，該射隨器為C 部分，即各比較器提供比較基準(zhǔn)電壓（實(shí)測(cè)值為4V）。B 部分也是由LF353 構(gòu)成的放大單元，分別對(duì)來自定向耦合器的入射取樣信號(hào)、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)放大的-72V 的取樣信號(hào)、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)放大輸出的調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)取樣信號(hào)和調(diào)制器板輸出的調(diào)制信號(hào)的取樣信號(hào)進(jìn)行調(diào)整放大。應(yīng)該說明的是，各取樣信號(hào)經(jīng)調(diào)整放大輸出后，均經(jīng)過如圖1所示的W1~W4電位器對(duì)輸出量再進(jìn)行調(diào)整。C 部分是由四比較器LM339構(gòu)成的電壓比較輸出單元，分別對(duì)輸入的四路信號(hào)電壓與基準(zhǔn)信號(hào)電壓進(jìn)行比較輸出。D 部分是由兩輸入四與非門CD4011 組成的三個(gè)指示單元，分別對(duì)輸入的-72V、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)放大輸出的調(diào)制信號(hào)和調(diào)制器板輸出的調(diào)制信號(hào)工作狀態(tài)提供實(shí)時(shí)指示。E 部分是一個(gè)由CD4011 構(gòu)成的脈沖振蕩器。特別說明的是，輸入到功率控制板的各取樣信號(hào)在輸入到功率控制板之前，各取樣信號(hào)已經(jīng)在各自的工作單元進(jìn)行了整流。各實(shí)測(cè)值如下:入射取樣信號(hào)5V 左右，激勵(lì)驅(qū)動(dòng)取樣信號(hào)27.6V，-72V就是-72V 沒有變化，調(diào)制器板輸出的調(diào)制取樣信號(hào)為7.8V。因此，輸入到功率控制板的取樣信號(hào)均是直流電壓形式的參量。綜上且由圖1 可知：整個(gè)功率控制功能的實(shí)現(xiàn)大體由各取樣信號(hào)的放大電路、與基準(zhǔn)電壓比較部分、對(duì)各比較器輸出信號(hào)的邏輯組合電路、步進(jìn)式計(jì)數(shù)器、電子電位器和對(duì)各取樣信號(hào)正?；虍惓５闹甘締卧獦?gòu)成。由于各取樣信號(hào)經(jīng)比較器比較輸出后，對(duì)應(yīng)的是一組由與門和與非門構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路，這樣就將較為復(fù)雜的模擬量分析變成了較為簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯過程分析，為我們進(jìn)一步了解功率控制過程帶來了一定的方便。在具體分析功率控制之前，需要先了解一下功率控制板用于功率控制的核心器件X9312的工作原理。

圖1 功率控制板工作原理示意圖

如圖2 所示，X9312 通常被稱為固態(tài)非易失性電位器。是一個(gè)包含99個(gè)電阻的單元陣列，每個(gè)單元之間和兩個(gè)端點(diǎn)都可以被滑動(dòng)的抽頭點(diǎn)所控制，滑動(dòng)單元的位置由片選端CS（7 腳）、上下移動(dòng)控制端U/D（2 腳）和中間抽頭控制端INC（1 腳）三個(gè)輸入端控制，滑動(dòng)端的位置可以被儲(chǔ)存在一個(gè)非易失性的存貯器中，因而可以在下一次上電工作時(shí)被重新調(diào)用，具有持久保存數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。具體是：片選端CS信號(hào)為低電平時(shí)，允許滑塊移動(dòng)，U/D 為高電平時(shí)，滑塊向高端移動(dòng)，為低電平時(shí)向低端移動(dòng)，片選信號(hào)由低電平向高電平跳變時(shí)，并且INC 為高電平時(shí)，存儲(chǔ)滑塊的位置，掉電后下次再上電時(shí)依然保持該位置，片選信號(hào)CS 為高電平時(shí)保持現(xiàn)狀，不允許動(dòng)作，片選信號(hào)CS 由低電平向高電平跳變時(shí)，并且INC 為低電平時(shí)恢復(fù)初始狀態(tài)，記憶點(diǎn)清除。常用的X9312 有以下幾種型 號(hào) ， X9312Z （1KΩ） 、X9312W （10KΩ） 、 X9312U（50KΩ） 和 X9312T （100KΩ）。其分辨率計(jì)算方法為：以其最大電阻值除以99，如X9312U 的每個(gè)抽頭間的電阻值為50K/99=505Ω。

圖2 X9312工作原理示意圖

功率控制板對(duì)發(fā)射機(jī)輸出功率的控制分為功率正常和不正常二種狀態(tài)。下面我們對(duì)發(fā)射機(jī)在這二種狀態(tài)下工作時(shí)，功率控制板對(duì)發(fā)射機(jī)輸出的功率控制過程做一簡(jiǎn)要分析。

1.發(fā)射機(jī)功率正常狀態(tài)下，也就是各取樣信號(hào)大小均在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，即各取樣信號(hào)經(jīng)與比較器基準(zhǔn)電壓（4V）比較后均輸出低電平，則X9312 的片選端CS 應(yīng)處在高電平，同時(shí)中間抽頭控制端INC 也應(yīng)處在高電平的狀態(tài)。由X9312 工作原理可知，此時(shí)X9312 應(yīng)處在所謂的待命狀態(tài)，其輸出的功率控制電壓則為其非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的中心抽頭滑塊所處位置的電壓。

2.發(fā)射機(jī)功率不正常時(shí)，即功率控制板輸入的取樣信號(hào)超出設(shè)定值時(shí)，X9312 對(duì)輸出功率的控制情況如下。以入射取樣電壓低于設(shè)定值為例：當(dāng)輸入到比較器反相端的電壓低于比較器正相端4V 電壓時(shí)，比較器輸出高電平，該高電平經(jīng)邏輯組合電路使輸入到X9312 片選端CS（7 腳）的電平為低電平，使X9312 處于選通有效狀態(tài)。同時(shí)，INT和U/D端口分別處在中心抽頭滑塊允許向高端移動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，X9312將按圖1 所示的步進(jìn)式脈沖振蕩器輸出脈沖串的控制下，不斷增大其輸出功率控制電壓，直至達(dá)到發(fā)射機(jī)功率的設(shè)計(jì)輸出值。此外，W4 為帶刻度的多圈電位器。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出電壓增加，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出電壓減少，其輸出電壓在0~10V 間可調(diào)。此電壓送至調(diào)制器板的J2_1作為功率控制電壓，當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)可以觀測(cè)到PA 盒的工作電流上升，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)PA 盒的工作電流下降。正常工作狀態(tài)時(shí)此電位器置于固定狀態(tài)，不需頻繁的調(diào)制。至于諸如對(duì)-72V 電壓過高封鎖與指示，激勵(lì)驅(qū)動(dòng)不足的封鎖指示，則如圖1 中D 所示，如當(dāng)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)放大不足時(shí)，其對(duì)應(yīng)比較器輸出高電平，該高電平將使對(duì)應(yīng)LED顯示紅色，發(fā)出對(duì)應(yīng)的告警指示。